|
|
Comparative Analysis of Gaussian Process Regression Modeling of an Induction Machine: Continuous vs. Mixed-Input Approaches
Bílek, Vladimír
This paper investigates the application of machine learning technique for modeling continuous and mixed-input parameters of electrical machines. The design of electrical machines typically requires the consideration of certain parameters as integer values due to their physical significance, including the number of stator/rotor slots, stator wires, and rotor bars. Traditional machine learning methods, which predominantly treat input parameters as purely continuous, may compromise modeling accuracy for such applications. To address this challenge, models capable of handling mixed-input parameters were used for the case study. Two training datasets were generated: one with purely continuous inputs and another with both continuous inputs and a categorical parameter, specifically, the number of stator conductors. Gaussian process regression was employed to build three models: two with continuous kernels, trained on both datasets, and one with a mixed kernel, trained only on the dataset containing a categorical parameter. A comparative analysis, demonstrated on a 1.5 kW induction machine - though applicable to a wide range of machines - illustrates the differences between the proposed approaches. The results highlight the importance of selecting an appropriate model for the Multi- Objective Bayesian optimization of electrical machines.
|
|
|
Electromagnetic analysis and modeling of a solid rotor induction machine
Bílek, Vladimír ; Vítek, Ondřej (referee) ; Bárta, Jan (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá elektromagnetickou analýzou a modelováním asynchronního stroje s plným rotorem. Tato práce tedy zahrnuje literární rešerši na téma vysokootáčkových elektrických strojů s porovnáním s klasickými elektrickými stroji s převodovkou a popisem jejich výhod či nevýhod, rozdělení vysokootáčkových elektrických strojů s plnými rotory a srovnání jejich výhod či nevýhod, kde se tato práce nejvíce soustřeďuje na vysokootáčkové asynchronní stroje s plnými rotory a jejich použití v průmyslu. Dále se tato práce zabývá metodami výpočtu elektrických asynchronních strojů s plnými rotory. Proto jsou zde uvedeny a popsány metody výpočtu stroje mezi které patří analytické metody i metoda konečných prvků. Vzhledem k povaze elektrických strojů s plnými rotory je hlavně kladen důraz v této práci na výpočet stroje pomocí metody konečných prvků ve 2D prostoru s využitím korekčních činitelů konců plných rotorů, které jsou zde velmi detailně popsány a rozděleny. Na základě dostupné literatury je vypočítaný elektrický stroj s plným rotorem pomocí MKP analýzy. Elektromagnetický výpočet stroje je automatizován pomocí skriptu vytvořeného v Pythonu. Dalším hlavním cílem této práce je popis tzv. náhradních modelů, uvedení jejich výhod či nevýhod, použití v jiných průmyslových odvětvích a hlavně použití náhradních modelů na elektrický stroj s plným rotorem. S využitím náhradních modelů je dále optimalizovaný vybraný asynchronní stroj s plným rotorem a to pomocí programů SymSpace a Optimizer. Pro samotnou optimalizaci byly uvažovány 3 návrhy stroje, které byly na závěr mezi sebou porovnány a to hlavně z hlediska jejich elektromagnetického výkonu.
|
|
|
Torque-speed characteristic optimization of an induction machine using machine learning
Bártková, Tereza ; Klíma, Petr (referee) ; Bílek, Vladimír (advisor)
Purpose of this work is optimization of given electrical machine based on combination of selected methods. The first chapter introduces machine learning in general. Its fundamental approaches and typical problems are analyzed together with some of the actual algorithms. The topic of optimization is introduced in the following chapter - its purpose and explanation of its concepts. The limitations we face while optimizing designs are demonstrated on two basic methods. Several popular algorithms are described, that could possibly be used in the context of electrical machines' optimization. One of the goals is reached in the third chapter - the choice of machine learning method in combination with optimization algorithm. The fourth chapter deals with matters of creating the induction machine geometry and subsequently its electromagnetic model for the following analysis. Details of geometric dimensions and electromagnetic parameters are introduced as well as calculation of end winding leakage inductance, one phase winding resistance and resistance and inductance between bars. There is also a brief description of the tools used for creating the model. The next chapter presents results of the electromagnetic analysis of the model. The process of creation on surrogate models of a given machine is described in the sixth chapter. It comprises the sensitivity analysis, creation of the initial training data and active learning. Next chapter deals with the optimization of the given machine utilizing surrogate models and selected optimization algorithms. The last chapter compares original machines' characteristics to those of optimized geometries.
|
|
|
Electromagnetic analysis and modeling of a solid rotor induction machine
Bílek, Vladimír ; Vítek, Ondřej (referee) ; Bárta, Jan (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá elektromagnetickou analýzou a modelováním asynchronního stroje s plným rotorem. Tato práce tedy zahrnuje literární rešerši na téma vysokootáčkových elektrických strojů s porovnáním s klasickými elektrickými stroji s převodovkou a popisem jejich výhod či nevýhod, rozdělení vysokootáčkových elektrických strojů s plnými rotory a srovnání jejich výhod či nevýhod, kde se tato práce nejvíce soustřeďuje na vysokootáčkové asynchronní stroje s plnými rotory a jejich použití v průmyslu. Dále se tato práce zabývá metodami výpočtu elektrických asynchronních strojů s plnými rotory. Proto jsou zde uvedeny a popsány metody výpočtu stroje mezi které patří analytické metody i metoda konečných prvků. Vzhledem k povaze elektrických strojů s plnými rotory je hlavně kladen důraz v této práci na výpočet stroje pomocí metody konečných prvků ve 2D prostoru s využitím korekčních činitelů konců plných rotorů, které jsou zde velmi detailně popsány a rozděleny. Na základě dostupné literatury je vypočítaný elektrický stroj s plným rotorem pomocí MKP analýzy. Elektromagnetický výpočet stroje je automatizován pomocí skriptu vytvořeného v Pythonu. Dalším hlavním cílem této práce je popis tzv. náhradních modelů, uvedení jejich výhod či nevýhod, použití v jiných průmyslových odvětvích a hlavně použití náhradních modelů na elektrický stroj s plným rotorem. S využitím náhradních modelů je dále optimalizovaný vybraný asynchronní stroj s plným rotorem a to pomocí programů SymSpace a Optimizer. Pro samotnou optimalizaci byly uvažovány 3 návrhy stroje, které byly na závěr mezi sebou porovnány a to hlavně z hlediska jejich elektromagnetického výkonu.
|
guest ::
